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未来生活简史:身体计算机化,纳米机器人评估状况,释放药物

时间:2023-07-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:巴切莱特说,“说到底,计算机不过就是一堆以某种方式连接起来的晶体管,它们相互反应,形成有序的逻辑门,从而支持某些计算。目前,有些纳米机器人的计算能力已经可以与上世纪80年代的计算机比肩了。以后,这些机器人就可以在我们的体内穿行,时时评估我们的身体状况,并计算出需在何时释放特定的药物。”

未来生活简史:身体计算机化,纳米机器人评估状况,释放药物

巴切莱特从小就想成为一名医生,不过后来他放弃了这个梦想,转而拿到了以色列希伯来大学的药理学和实验药剂学博士学位。在职业生涯的下一个阶段,他专注于研究白蚁昆虫社会行为,之后又转到哈佛大学,开始研究“DNA折纸术”。奇妙的是,他的研究融合了所有这些学科。他还创造纳米机器人。这些机器人的行为跟白蚁很像,可以控制体内药物的释放。以后,它们还会有更大作用。

他说:“我们现在几乎可以把一切都计算机化,并用电脑控制方方面面。其实这也是我们面临的挑战。我们正在努力将分子以及人体计算机化,也就是要让体内的每个分子实现自动化。”

人体的每一种疾病都是自分子始,以分子终的。有些疾病会导致分子在某一区域过度集中。例如,如果胆固醇和斑块淤积,动脉就会变得狭窄(最终可能导致心脏病发作);或者分子在神经中集聚(造成克拉伯病),影响神经系统内的信号传输,就会出现代谢紊乱。如果我们能进入所有的细胞,或者到达动脉内部,提取这些有害分子,就可以治愈很多疾病。可是要达到这个目的,就需要数十亿个微型镊子,穿透人体细胞去清理数万亿个有害分子。对人类医生来说,这是不可能完成的任务,但纳米机器人以后有望胜任。

巴切莱特表示赞同:“目前来说,如果你要修改人体内的某个地方,比如去除动脉内的动脉粥样硬化斑块,就需要开刀,侵入人体去清除阻塞。但是,如果能控制分子,你就不必这样了。你可以溶解斑块,再把它移到不那么危险的地方就行了。计算机可以控制我们周围的很多东西,但暂时还不能控制体内的分子。为了实现突破,我们正在打造一种机器,让它与生物体内分子相互作用。这些机器要能进入人体,与人体共处,还要充当人体与这些分子间的接口。其实我们已经知道如何给这些机器编程来指挥它们的行动了。”

近年来,巴切莱特和他在哈佛的同事们一直在利用“DNA折纸术”研制纳米机器人,这种机器人能够在血液中携带分子,而且只有在靠近特定类型的细胞时才会释放分子。对纳米机器人性能的重要研究描述了这些生物机器是如何锁定癌细胞,然后附着上去并释放出分子能量,摧毁癌细胞的。这是喜人的一步。癌性肿瘤无非就是一群疯狂分裂扩散的细胞。杀死这些细胞,也就战胜了肿瘤。

巴切莱特正努力将实验室培养皿中的纳米机器人移到活体中,特别是蟑螂的体内。

即便巴切莱特本人没能成功,世界上还有许多科学家在用类似的方法解决各种问题。用“DNA折纸术”制造的大量纳米机器人会帮我们在体内进行微小手术:切断和分解有害分子,清除坏死组织,或者将某种药物输送到有需要的特定细胞中。巴切莱特认为,经过适当编程的纳米机器人还可以交流,并沿着切口和伤口构建起架状结构。这些支架会帮助生物细胞正确重组,重建受损组织。这样一来,纳米机器人就能帮助身体迅速有效地恢复。甚至,以后即使纳米机器人已经植入人体,也可以对其进行编程。(www.xing528.com)

“纳米机器人可以做一些基础的计算。”巴切莱特说,“说到底,计算机不过就是一堆以某种方式连接起来的晶体管,它们相互反应,形成有序的逻辑门,从而支持某些计算。目前,有些纳米机器人的计算能力已经可以与上世纪80年代的计算机比肩了。以后,这些机器人就可以在我们的体内穿行,时时评估我们的身体状况,并计算出需在何时释放特定的药物。”

在巴切莱特所见的未来,他设想了这样的场景:每天早晨,我们会服用一个装有纳米机器人的胶囊,它可以识别体内感染、组织损伤、机体伤病、激素失衡等情况。这些机器人还能够执行我们设定的程序,去除体内过量的有害分子。

“它们会给我们带来更好的生活,改善我们与周围世界交互的方式。”巴切莱特热情地说,“有了这些机器人,我们就可以在计算机的帮助下,控制自己的身体。到时候,我们就可以在电脑屏幕上查看自己身体的内部状况,并对它们进行编程。这是我的愿景。”

巴切莱特的纳米机器人无疑是机器,但这些机器是由我们常见的生物材料构成的:DNA和蛋白质,所以很好吸收。种种原因说明,未来要在人体内使用生物机器,大有希望。

但是为什么要选用由DNA制成的纳米机器人呢?

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